CN107359227A - 一种发光二极管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发光二极管及其制造方法，属于半导体技术领域。发光二极管的MQW层由三个子层组成，三个子层包括依次生长的第一子层、第二子层和第三子层，每个子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，量子垒层中掺有Si元素，第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。本发明将第二子层的Si的掺杂浓度设为最低以形成“凹型”掺杂形式，第二子层即作为电子临时的储存区域，第二子层与第一子层和第三子层之间会形成较优的电流扩展，从而有效降低电压，提高LED发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管及其制造方法。
背景技术
LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种能发光的半导体电子元件。作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，正在被迅速广泛地应用，如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源等，提高芯片发光效率是LED不断追求的目标。
现有LED包括衬底和层叠在衬底上的外延层，外延层包括依次层叠在衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW(Multiple Quantum Well，多量子阱)层、电子阻挡层和P型层。其中，MQW是由量子阱层和量子垒层循环生长的，MQW的量子垒层中掺杂少量Si元素可以提高MQW的晶体质量，以减少缺陷带来的非辐射复合。当前量子垒层在掺杂Si元素时，采用的是单一的掺杂浓度。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
若量子垒层中的Si元素掺杂过多，由于Si的作用是提供电子，单位面积内电子的浓度越高，器件的电阻越小，则会大大降低发光二极管需接入的电压大小，但MQW层的结晶完整性也会降低，因此会影响晶体质量和发光亮度。若量子垒层中的Si元素掺杂太少又起不到应有的降低电压和提高晶体质量的作用。
发明内容
为了解决现有技术中量子垒层中的Si元素掺杂过多会造成MQW层的结晶完整性降低，影响晶体质量和发光亮度，量子垒层中的Si元素掺杂过少又起不到应有的降低电压和提高晶体质量的作用的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管及其制造方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种发光二极管，所述发光二级管包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW层、电子阻挡层、P型层和活化接触P型层，所述MQW层由三个子层组成，所述三个子层包括依次生长的第一子层、第二子层和第三子层，每个所述子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，所述量子垒层中掺有Si元素，所述第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
进一步地，每个所述子层中的所述量子阱层或所述量子垒层的层数为n，2≤n≤6。
进一步地，所述第三子层中的量子垒层的厚度大于所述第一子层中的量子垒层的厚度，且所述第一子层中的量子垒层的厚度大于所述第二子层中的量子垒层的厚度。
另一方面，本发明提供了一种发光二极管的制造方法，所述制造方法包括：
提供一衬底；
在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW层、电子阻挡层、P型层和活化接触P型层，所述MQW层由三个子层组成，所述三个子层包括依次生长的第一子层、第二子层和第三子层，每个所述子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，所述量子垒层中掺有Si元素，所述第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
进一步地，每个所述子层中的所述量子阱层或所述量子垒层的层数为n，2≤n≤6。
进一步地，所述第三子层中的量子垒层的厚度大于所述第一子层中的量子垒层的厚度，且所述第一子层中的量子垒层的厚度大于所述第二子层中的量子垒层的厚度。
进一步地，所述第三子层中的量子垒层的生长温度大于所述第一子层中的量子垒层的生长温度，且所述第一子层中的量子垒层的生长温度大于所述第二子层中的量子垒层的生长温度。
进一步地，所述第一子层中的量子垒层的生长速率大于所述第二子层中的量子垒层的生长速率，且所述第二子层中的量子垒层的生长速率大于所述第三子层中的量子垒层的生长速率。
进一步地，所述第二子层中的量子垒层的生长压力大于所述第一子层中的量子垒层的生长压力，所述第三子层中的量子垒层的生长压力大于所述第一子层中的量子垒层的生长压力。
进一步地，所述第二子层中的量子垒层的生长转速大于所述第一子层中的量子垒层的生长转速，所述第三子层中的量子垒层的生长转速大于所述第一子层中的量子垒层的生长转速。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过将MQW层分成三个子层，每个子层为由量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，且第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，以形成“凹型”掺杂形式，第二子层即作为电子临时的储存区域，第二子层与第一子层和第三子层之间会形成较优的电流扩展，从而对降低电压和提高LED发光效率有积极的作用。由于发光主要集中于MQW层最后面几个层中，所以将第三子层中的Si的掺杂浓度设为最高，更利于电子和空穴的辐射复合，从而有效降低电压，提高LED发光效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种发光二极管，图1是本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图，如图1所示，该发光二极管包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的低温缓冲层2、高温缓冲层3、N型层4、MQW层5、电子阻挡层6、P型层7和活化接触P型层8。
其中，MQW层5包括依次生长的第一子层51、第二子层52、第三子层53，每个子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，量子垒层中掺有Si元素，第三子层53中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层51中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且第一子层51中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层52中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
通过将MQW层分成三个子层，每个子层为由量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，且第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，以形成“凹型”掺杂形式，第二子层即作为电子临时的储存区域，第二子层与第一子层和第三子层之间会形成较优的电流扩展，对降低电压和提高LED发光效率有积极的作用。由于发光主要集中于MQW层最后面几个层中，所以将第三子层中的Si的掺杂浓度设为最高，更利于电子和空穴的辐射复合，从而有效降低电压，提高LED发光效率。
优选地，第一子层51中的量子垒层的Si的掺杂浓度为5-10E17/cm3。
优选地，第二子层52中的量子垒层的Si的掺杂浓度为1-5E17/cm3。
优选地，第三子层53中的量子垒层的Si的掺杂浓度为1-5E18/cm3。
需要说明的是，在采用上述Si的掺杂浓度的取值范围时，需满足第三子层53中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层51中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且第一子层51中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层52中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
进一步地，每个子层中的量子阱层或量子垒层的层数为n，2≤n≤6。在本发明实施例中，每个子层中的量子阱层和量子垒层的层数相等。例如第一子层51中量子阱层和量子垒层的层数均为3。在本发明实施例的一种实现方式中，第一子层51、第二子层52和第三子层53中量子阱层或量子垒层的层数可以相同，例如第一子层51、第二子层52和第三子层53中量子阱层的层数分别为3、3、3。在本发明实施例的另一种实现方式中，第一子层51、第二子层52和第三子层53中量子阱层或量子垒层的层数也可以全部不同或者部分不同，例如第一子层51、第二子层52和第三子层53中量子阱层的层数分别为2、3、4，或者第一子层51、第二子层52和第三子层53中量子阱层的层数分别为3、5、5。
优选地，每个子层中的量子阱层或量子垒层的层数为3-5层，既能保证发光二极管的发光效率，又不会额外增生产成本。
其中，每个子层中的量子阱层的厚度相同，均为20-40埃。
在本实施例中，三个子层中的量子垒层的厚度之间的关系优选如下：第三子层53中的量子垒层的厚度大于第一子层51中的量子垒层的厚度，第一子层51中的量子垒层的厚度大于第二子层52中的量子垒层的厚度。
优选地，第一子层中的量子垒层的厚度为12-13nm。
优选地，第二子层中的量子垒层的厚度为10-11nm。
优选地，第三子层中的量子垒层的厚度为15-16nm。
该取值可形成“凹型”掺杂形式，有利于电子的储存，并在MQW层内使得电子和空穴的有效辐射复合几率加大，提高发光效率。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的厚度还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的厚度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的厚度可以如下：第一子层51中的量子垒层的厚度等于第二子层52中的量子垒层的厚度等于第三子层53中的量子垒层的厚度，或者，第一子层51中的量子垒层的厚度大于第二子层52中的量子垒层的厚度，第二子层52中的量子垒层的厚度大于第三子层53中的量子垒层的厚度，或者第三子层53中的量子垒层的厚度大于第二子层52中的量子垒层的厚度，第二子层52中的量子垒层的厚度等于第一子层51中的量子垒层的厚度。
在本实施例中，衬底1可以为蓝宝石衬底，低温缓冲层2和高温缓冲层3可以为GaN层，N型层4可以为掺Si的GaN层，电子阻挡层6可以为掺Al、掺Mg的AlyGa1-yN层，P型层7可以为高温高掺杂Mg的GaN层，活化接触P型层8可以为掺杂Mg/In的PInGaN层。
实施例二
本发明实施例提供了一种发光二极管的制造方法，适用于实施例一提供的发光二极管的制作，图2是本发明实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程图，如图2所示，该制造方法包括：
步骤201、对衬底进行预处理。
可选地，衬底为蓝宝石，厚度为630-650um。
在本实施例中，采用Veeco K465i or C4MOCVD(Metal Organic Chemical VaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现LED的生长方法。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。反应室压力为100-600torr。
具体地，该步骤201包括：
在氢气气氛下，高温处理衬底5-6min。其中，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-500torr。
步骤202、在衬底上生长低温缓冲层。
具体地，低温缓冲层生长在蓝宝石的面上。
在本实施例中，低温缓冲层为低温GaN层，厚度为15-30nm。反应室温度为530-560℃，反应室压力控制在200-500torr。
步骤203、在低温缓冲层上生长高温缓冲层。
在本实施例中，高温缓冲层为不掺杂的GaN层，厚度为2-3.5um。生长高温缓冲层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤204、在高温缓冲层上生长N型层。
在本实施例中，N型层为掺Si的GaN层，N型层是电子提供层，厚度为2-3um。生长N型层时，反应室温度为1000-1100℃，反应室压力控制在200-300torr。
步骤205：在N型层上生长MQW层。
在本实施例中，MQW层包括依次生长的第一子层、第二子层、第三子层，每个子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，量子垒层中掺有Si元素，第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。以形成“凹型”掺杂形式，第二子层即作为电子临时的储存区域，第二子层与第一子层和第三子层之间会形成较优的电流扩展，对降低电压和提高LED的发光效率有积极的作用。由于发光主要集中于MQW层最后面几个层中，所以将第三子层中的量子垒层的Si的掺杂浓度设为最高，更利于电子和空穴的辐射复合，从而有效降低电压，提高LED发光效率。
优选地，第一子层中的量子垒层的Si的掺杂浓度为5-10E17/cm3。
优选地，第二子层中的量子垒层的Si的掺杂浓度为1-5E17/cm3。
优选地，第三子层中的量子垒层的Si的掺杂浓度为1-5E18/cm3。
需要说明的是，在采用上述Si的掺杂浓度的取值范围时，需满足第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
进一步地，每个子层中的量子阱层或量子垒层的层数为n，2≤n≤6。在本发明实施例中，每个子层中的量子阱层和量子垒层的层数相等。在本发明实施例的一种实现方式中，第一子层、第二子层和第三子层中量子阱层或量子垒层的层数可以相同。在本发明实施例的另一种实现方式中，第一子层、第二子层和第三子层中量子阱层或量子垒层的层数也可以全部不同或者部分不同。
若低于2层，则总的MQW层的层数就会变少，则会影响到二极管的发光效率。若高于6层，又会因为总的MQW层的层数太多而增加生产成本，且对发光效率并无帮助。
优选地，每个子层中的量子阱层或量子垒层的层数为3-5层，既能保证发光二极管的发光效率，又不会额外增生产成本。
其中，每个子层中的量子阱层的厚度相同，均为20-40埃。
在本实施例中，三个子层中的量子垒层的厚度之间的关系优选如下：第三子层中的量子垒层的厚度大于第一子层中的量子垒层的厚度，第一子层中的量子垒层的厚度大于第二子层中的量子垒层的厚度。每个子层中的量子垒层的厚度与Si的掺杂浓度相匹配，可保证Si原子不会扩散到量子阱层中而影响到发光效率。若Si的掺杂浓度较高，但厚度又是偏薄的，则Si原子可能会扩散到量子阱层中从而影响到发光效率。若Si的掺杂浓度相对较低，但厚度是偏厚的，这时对电压的影响又较大。
优选地，第一子层中的量子垒层的厚度为12-13nm。
优选地，第二子层中的量子垒层的厚度为10-11nm。
优选地，第三子层中的量子垒层的厚度为15-16nm。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的厚度还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的厚度采用其他大小关系时，其发光效率没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的厚度可以如下：第一子层中的量子垒层的厚度等于第二子层中的量子垒层的厚度等于第三子层中的量子垒层的厚度，或者，第一子层中的量子垒层的厚度大于第二子层中的量子垒层的厚度，第二子层中的量子垒层的厚度大于第三子层中的量子垒层的厚度，或者第三子层中的量子垒层的厚度大于第二子层中的量子垒层的厚度，第二子层中的量子垒层的厚度等于第一子层中的量子垒层的厚度。
进一步地，在本实施例中，三个子层中的量子垒层的生长温度之间的关系优选如下：第三子层中的量子垒层的生长温度大于第一子层中的量子垒层的生长温度，第一子层中的量子垒层的生长温度大于第二子层中的量子垒层的生长温度。每个子层中的量子垒层的生长温度与Si的掺杂浓度相匹配，可以保证晶体质量不受到较大的影响。
优选地，第一子层的量子垒层的生长温度为900-920℃，由于Si是提供电子的，但它也是掺杂杂质，若掺杂较多会影响晶体质量，当第一子层的温度低于900℃时，不能弥补掺杂杂质对晶体质量的影响，当第一子层的温度高于920℃时，又会因为温度太高而破坏量子阱层。
优选地，第二子层的量子垒层的生长温度为880-900℃，当第二子层的温度低于880℃时，不能弥补掺杂杂质对晶体质量的影响，当第二子层的温度高于900℃时，又会因为温度太高而间接破坏量子阱层。
优选地，第三子层的量子垒层的生长温度为930-950℃，当第二子层的温度在930-950℃之间时，不会破坏量子阱层，同时可减少Si对晶体质量的影响。
也就是说，采用上述生长温度一方面有利于量子垒层晶格质量的提高，另一方面能够降低温度对量子阱层的破坏。
需要说明的是，在采用上述生长温度的取值范围时，需满足第三子层中的量子垒层的生长温度大于第一子层中的量子垒层的生长温度，第一子层中的量子垒层的生长温度大于第二子层中的量子垒层的生长温度。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的生长温度还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的生长温度采用其他大小关系时，其效果没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的生长温度可以如下：第一子层中的量子垒层的生长温度等于第二子层中的量子垒层的生长温度等于第三子层中的量子垒层的生长温度，或者，第一子层中的量子垒层的生长温度大于第二子层中的量子垒层的生长温度，第二子层中的量子垒层的生长温度大于第三子层中的量子垒层的生长温度，或者，第二子层中的量子垒层的生长温度大于第一子层中的量子垒层的生长温度，第一子层中的量子垒层的生长温度大于第三子层中的量子垒层的生长温度。
进一步地，在本实施例中，三个子层中的量子垒层的生长速率之间的关系优选如下：第一子层中的量子垒层的生长速率大于第二子层中的量子垒层的生长速率，第二子层中的量子垒层的生长速率大于第三子层中的量子垒层的生长速率。由于MQW层的发光主要集中在接近P型层的最后几层中，所以第一子层的生长速率较高不会导致晶体质量变差较多，且还可以减少生产时间从而减少生产成本。
优选地，第一子层中的量子垒层的生长速率为6-7nm/min。
优选地，第二子层中的量子垒层的生长速率为4-5nm/min。
优选地，第三子层中的量子垒层的生长速率为2-3nm/min。
上述优选生长速率有利于提高量子垒层的晶格质量和Si的有效掺杂。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的生长速率还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的生长速率采用其他大小关系时，其效果没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的生长速率可以如下：第一子层中的量子垒层的生长速率等于第二子层中的量子垒层的生长速率等于第三子层中的量子垒层的生长速率，或者，第一子层中的量子垒层的生长速率大于第二子层中的量子垒层的生长速率，第二子层中的量子垒层的生长速率等于第三子层中的量子垒层的生长速率。
进一步地，在本实施例中，三个子层中的量子垒层的生长压力之间的关系优选如下：第二子层中的量子垒层的生长压力大于第一子层中的量子垒层的生长压力，第三子层中的量子垒层的生长压力大于第一子层中的量子垒层的生长压力。每个子层中的量子垒层的生长压力与每个子层中的量子垒层的生长速率相匹配，当第一子层的生长速率最快时，则单位时间内生长的第一子层的厚度是最厚的，为了保证第一子层的厚度是合适的且达到设计的要求，则要求其生长压力是偏低的。
优选地，第一子层中的量子垒层的生长压力为100-200Torr。
优选地，第二子层中的量子垒层的生长压力为300-400Torr。
优选地，第三子层中的量子垒层的生长压力为300-400Torr。
该生长压力的取值有利于提高量子垒层的晶格质量和Si的有效掺杂。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的生长压力还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的生长压力采用其他大小关系时，其效果没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的生长压力可以如下：第一子层中的量子垒层的生长压力等于第二子层中的量子垒层的生长压力等于第三子层中的量子垒层的生长压力，或者，第一子层中的量子垒层的生长压力小于第二子层中的量子垒层的生长压力，第二子层中的量子垒层的生长压力小于第三子层中的量子垒层的生长压力。
进一步地，在本实施例中，三个子层中的量子垒层的生长转速之间的关系优选如下：第二子层中的量子垒层的生长转速大于第一子层中的量子垒层的生长转速，第三子层中的量子垒层的生长转速大于第一子层中的量子垒层的生长转速。每个子层中的量子垒层的生长转速与每个子层中的量子垒层的生长速率相匹配，当第一子层的生长速率最快时，则单位时间内生长的第一子层的厚度是最厚的，为了保证第一子层的厚度是合适的且达到设计的要求，则要求第一子层的生长转速是偏低的。其中生长转速是指，生长LED结构使用的MOCVD设备的旋转速度。
优选地，第一子层中的量子垒层的生长转速为200-300r/min。
优选地，第二子层中的量子垒层的生长转速为400-500r/min。
优选地，第三子层中的量子垒层的生长转速为400-500r/min。
该生长转速的取值有利于提高量子垒层的晶格质量和Si的有效掺杂。
在其他实施例中，三个子层中的量子垒层的生长转速还可以有其他大小关系，三个子层中的量子垒层的生长转速采用其他大小关系时，其效果没有前述优选方式好，例如三个子层中的量子垒层的生长转速可以如下：第一子层中的量子垒层的生长转速等于第二子层中的量子垒层的生长转速等于第三子层中的量子垒层的生长转速，或者，第一子层中的量子垒层的生长转速小于第二子层中的量子垒层的生长转速，第二子层中的量子垒层的生长转速小于第三子层中的量子垒层的生长转速。
在步骤205中生长MQW层时，上述生长参数(量子垒层的厚度、生长温度、生长速率、生长压力、生长转速)中的至少一个采用前述优选参数，其他参数可以采用优选参数也可以采用非优选参数，当所有生长参数均采用优选参数时，生长出的MQW层性能最佳，从而是的LED获取最好的发光性能。
步骤206、在MQW层上生长电子阻挡层。
可选地，电子阻挡层为掺Al、掺Mg的AlyGa1-yN层(y的取值在0.15-0.25之间)，电子阻挡层的厚度为30-50nm。
具体地，生长电子阻挡层时，反应室温度为930-970℃，反应室压力控制在100torr。
步骤207、在电子阻挡层上生长P型层。
可选地，P型层为高温高掺杂Mg的GaN层，其厚度为50-80nm。
具体地，生长P型层时，反应室温度为940-980℃，反应室压力控制在200-600torr。
步骤208、在P型层上生长活化P型接触层。
可选地，活化P型接触层为掺杂Mg/In的PInGaN层，其厚度为1-2nm。
具体地，在氮气气氛下，持续处理P型层20-30min。其中，反应室温度为650-750℃，反应室压力控制在200-600torr。
需要说明的是，活化P型接触层主要是活化P型层中掺杂的Mg，使Mg活化后产生更多的空穴，避免由于不活化而导致欧姆接触差引起芯片亮度低和电压高的情况。
下面分别对第一样品和第二样品在相同的工艺条件下镀110nm的ITO(Indium TinOxides，氧化铟锡金属氧化物)层，120nm的Cr/Pt/Au电极和40nm的SiO2保护层，并分别将处理后的第一样品和第二样品研磨切割成229μm*559μm(9mi*22mil)的芯粒。其中，第一样品是采用传统MQW层生长得到的，第二样品是采用本实施例提供的发光二极管的制造方法得到的。
接着在处理后的第一样品和第二样品的相同位置各自挑选300颗晶粒，在相同的工艺条件下，封装成白光LED。采用积分球分别在驱动电流120mA条件下测试来自于第一样品的晶粒和来自于第二样品的晶粒的光电性能。
结果显示，两种来自于第二样品的晶粒与比来自于第一样品的晶粒相比，光强分别在120mA驱动电流下有明显提升，电压降低明显，例如，某一相同位置的第一样品的晶粒的光强为141.8mW，第二样品的晶粒的光强为189.0mW，某一相同位置的第一样品的晶粒的光强为159.7mW，第二样品的晶粒的光强为192.0mW，某一相同位置的第一样品的晶粒的光强为166.6mW，第二样品的晶粒的光强为202.8mW。这就说明此法生长的结构不仅晶体质量较好且电流扩展也较好。
本发明实施例通过将MQW层分成三个子层，每个子层为由量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，且第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，以形成“凹型”掺杂形式，第二子层即作为电子临时的储存区域，第二子层与第一子层和第三子层之间会形成较优的电流扩展。由于发光主要集中于MQW层最后面几个层中，所以将第三子层中的量子垒层的Si的掺杂浓度设为最高，更利于电子和空穴的辐射复合，从而有效降低电压，提高LED发光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发光二极管，所述发光二极管包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW层、电子阻挡层、P型层和活化接触P型层，其特征在于，
所述MQW层由三个子层组成，所述三个子层包括依次生长的第一子层、第二子层和第三子层，每个所述子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，所述量子垒层中掺有Si元素，所述第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，每个所述子层中的所述量子阱层或所述量子垒层的层数为n，2≤n≤6。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管，其特征在于，所述第三子层中的量子垒层的厚度大于所述第一子层中的量子垒层的厚度，且所述第一子层中的量子垒层的厚度大于所述第二子层中的量子垒层的厚度。
4.一种发光二极管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：
提供一衬底；
在衬底上依次生长低温缓冲层、高温缓冲层、N型层、MQW层、电子阻挡层、P型层和活化接触P型层，所述MQW层由三个子层组成，所述三个子层包括依次生长的第一子层、第二子层和第三子层，每个所述子层均为量子阱层和量子垒层交替生长的层叠结构，所述量子垒层中掺有Si元素，所述第三子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度，且所述第一子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度大于所述第二子层中的量子垒层中的Si的掺杂浓度。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，每个所述子层中的所述量子阱层或所述量子垒层的层数为n，2≤n≤6。
6.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述第三子层中的量子垒层的厚度大于所述第一子层中的量子垒层的厚度，且所述第一子层中的量子垒层的厚度大于所述第二子层中的量子垒层的厚度。
7.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述第三子层中的量子垒层的生长温度大于所述第一子层中的量子垒层的生长温度，且所述第一子层中的量子垒层的生长温度大于所述第二子层中的量子垒层的生长温度。
8.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述第一子层中的量子垒层的生长速率大于所述第二子层中的量子垒层的生长速率，且所述第二子层中的量子垒层的生长速率大于所述第三子层中的量子垒层的生长速率。
9.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述第二子层中的量子垒层的生长压力大于所述第一子层中的量子垒层的生长压力，所述第三子层中的量子垒层的生长压力大于所述第一子层中的量子垒层的生长压力。
10.根据权利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，所述第二子层中的量子垒层的生长转速大于所述第一子层中的量子垒层的生长转速，所述第三子层中的量子垒层的生长转速大于所述第一子层中的量子垒层的生长转速。
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